一种半实物仿真试验三轴飞行模拟转台动态特性测试方法

摘要

一种半实物仿真试验三轴飞行模拟转台动态特性测试方法，测试内容包含频率响应特性和转台运转同步性两个方面。运用频响分析仪、验收计算机、转台控制计算机组成的测试系统完成上述两个方面的测试内容。本发明解决了新一代运载火箭控制系统使用的半实物仿真试验三轴飞行模拟转台动态特性测试问题，达到了转台动态特性测试试验数字化、自动化、智能化的工程应用效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种半实物仿真试验三轴飞行模拟转台动态特性测试方法，属于运载火箭控制系统试验与测试技术领域。

背景技术

转台做为运载火箭控制系统地面测试的关键设备产品，为控制系统综合试验、半物理仿真试验中惯性组合提供姿态、姿态角速率激励，其动态特性是其应用环境适用性和运载火箭控制系统地面测试应用时的关键指标。转台动态特性性能指标是否满足控制系统测试需求，对控制系统提出的动态特性指标如何进行测试，目前没有现成的测试验证方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种半实物仿真试验三轴飞行模拟转台动态特性测试方法，使用频响分析仪实现激励信号输入，输出结果采集，完成动态特性测试，并自主进行分析判断动态指标的满足情况。

本发明的技术方案是：一种半实物仿真试验三轴飞行模拟转台动态特性测试方法，包括频率响应特性测试和转台运转同步性测试，步骤如下：

频率响应特性测试包含以下步骤：

11)配置频响分析仪向验收计算机提供的输入参数，包括输入频率参数和输入角速率参数；

12)根据步骤11)配置的输入参数，频响分析仪向验收计算机输入相应特性的输入频率参数和输入角速率参数；

13)验收计算机采集频响分析仪输入的正弦信号，并将响应特性转给反射内存卡；

14)频响分析仪回采反射内存卡输出的响应特性并记录信号相位X₁和幅值F₁；

15)重复上述步骤12)～13)，验收计算机把接收到的信号通过反射内存卡发送给转台控制计算机，转台控制计算机接收到反射内存卡输出的响应特性后施加转台指令，控制转台运行；

16)转台运行动态特性通过转台控制计算的实时数据采集卡进行采集，并通过反射内存卡反馈给验收计算机；

17)验收计算机再发送给频响分析仪，频响分析仪记录采集的响应特性，即相位X₂和幅值F₂；

18)计算频响分析仪输出结果的偏差，自主判断测试结果是否满足标准判据要求，得出测试结论；

转台运转同步性测试包含以下步骤：

21)配置频响分析仪给验收计算机提供的输入参数，包括输入频率参数、输入角速率参数；

22)根据步骤21)配置的输入参数，频响分析仪向验收计算机输入相应特性的正弦信号；

23)验收计算机采样频响分析仪输入的正弦信号，并将响应特性转给反射内存卡；

24)转台控制计算机接收到反射内存卡输出的响应特性后同时控制两台转台运行；

25)两台转台的响应信息均通过转台控制计算的实时数据采集卡进行采集，并通过反射内存卡反馈给验收计算机；

26)验收计算机再发送给频响分析仪，并记录两台转台的响应特性，即相位X₁、X₂，幅值F₁、F₂信息；

27)计算两台转台输出结果的偏差，自主判断测试结果是否满足标准判据要求，得出测试结论。

所述步骤18)中，将采集的转台响应信息即幅频、相频结果进行处理，根据两次取得的幅值、相位分别计算运行偏差。

计算运行偏差中的幅频计算判据为ΔF＝F₁-F₂，ΔF<ΔF_max，其中ΔF为幅频特性，ΔF_max为允许的最大幅频偏差；相频计算判据为ΔX＝X₁-X₂，ΔX<ΔX_max，其中ΔX相频特性，ΔX_max为允许的最大相频偏差，根据输出结果计算幅频特性，相频特性，使用判据进行判断该频率点下的幅频、相频特性是否符合要求，并给出判断结果。

所述步骤27)中计算两台转台输出结果的偏差的具体过程为：将采集到的两台转台响应信息，即幅频、相频结果进行处理，取幅值、相位运行偏差进行判断；

对幅频、相频结果进行处理时，幅频计算判据为ΔF＝F₁-F₂，ΔF<ΔF_max，其中ΔF为幅频特性，ΔF_max为允许的最大幅频偏差，相频计算判据为ΔX＝X₁-X₂，ΔX<ΔX_max，其中ΔX相频特性，ΔX_max为允许的最大相频偏差，根据输出结果计算幅频特性，相频特性，使用判据进行判断该频率点下的幅频、相频特性是否符合要求，并自动给出判断结果。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明实现了转台动态特性难以验收测试的难度，通过利用频响分析仪的特点，使用频响分析仪输入激励与回采转台输出结果，判断当前输入激励下，输出结果与性能指标的一致性，从而检验转台的动态特性品质。

本方法中使用的测试系统组成简单、易实现，对试验场地也无特殊要求。为完成对转台的动态特性进行测试，解决转台自动化、数字化、智能化测试问题，节省成本，提高效益提供了良好的解决方案。

附图说明

图1是本发明实施例的频率响应特性测试验收计算机回路示意图；

图2是本发明实施例的频率响应特性测试验收计算机和转台回路示意图；

图3是本发明实施例的转台运转同步性测试验收计算机和转台回路示意图。

具体实施方式

参见本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以有许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。

本发明的提出的一种半实物仿真试验三轴飞行模拟转台动态特性测试方法，涉及的设备包括转台、频响分析仪和验收计算机及配置内存卡、AD模块等，频响分析仪直接与验收计算机相连接，根据要求配置频响分析仪给验收计算机提供的输入参数。验收计算机再通过反射内存卡与转台控制计算机通讯，转台控制计算机可控制转台运动。转台运转同步性测试时，验收计算机再通过反射内存卡与转台控制计算机通讯，转台控制计算机可控制两台转台同时运动；具体过程为：设原始正弦波输入信号为配置文件中频率参数包括输入幅值A、角频率ω、周期数n，为初相位，T为采样频率，由采样周期决定，经过计算机响应输出，获取的测试结果通过傅里叶变换得到的结果为幅频计算判据为|H(ω)|<H(w)_max，其中H(ω)为幅频特性，H(ω)_max为允许的最大幅频偏差，相频计算判据为其中相频特性，为允许的最大相频偏差，根据输出结果计算幅频特性，相频特性，使用判据进行判断该频率点下的幅频、相频特性是否符合要求，并自动给出判断结果，如果输出信号的幅值过小或输出采样值过少，则自动调节频率特征点的幅值或周期数，直至满足要求。

具体如下：

如图1所示，频响分析仪直接与验收计算机相连接，根据要求配置频响分析仪给验收计算机提供的输入参数，包括输入频率参数、输入角速率参数。

根据系统动态响应特性，选择系统敏感的频率、幅值的特定信号，(例如飞行器使用频响分析仪输入0.3°/s、频率20Hz的正弦信号，经过验收计算机的AD模块，反射内存卡把正弦信号通过DA模块反馈给频响分析仪，记录此回路的响应特性，相位X₁、幅值F₁信息。

如图2所示，频响分析仪与验收计算机相连接，验收计算机再通过反射内存卡与转台控制计算机通讯，转台控制计算机可控制转台运动。根据要求配置频响分析仪给验收计算机提供的输入参数，包括输入频率参数、输入角速率参数。

使用频响分析仪输入0.3°/s、频率20Hz的正弦信号，验收计算机把接收到的信号通过反射内存卡发送给转台控制计算机，转台控制计算机接收到指令后控制转台运行，转台的响应信息通过转台控制计算的实时数据采集卡进行采集，并通过反射内存卡反馈给验收计算机，验收计算机通过DA模块再发送给频响分析仪，记录此回路的响应特性，相位X₂、幅值F₂信息。

根据上述试验过程得到的幅值F₁、F₂信息，以及相位X₁、X₂信息进行计算。幅频计算判据为ΔF＝F₁-F₂，ΔF<ΔF_max，其中ΔF为幅频特性，ΔF_max为允许的最大幅频偏差，相频计算判据为ΔX＝X₁-X₂，ΔX<ΔX_max，其中ΔX相频特性，ΔX_max为允许的最大相频偏差，根据输出结果计算幅频特性，相频特性，使用判据进行判断该频率点下的幅频、相频特性是否符合要求，并自动给出判断结果。

如图3所示，转台运转同步性测试时，频响分析仪与验收计算机相连接，验收计算机再通过反射内存卡与转台控制计算机通讯，转台控制计算机可控制两台转台同时运动。根据要求配置频响分析仪给验收计算机提供的输入参数，包括输入频率参数、输入角速率参数。

例如：使用频响分析仪输入0.3°/s，不同频率(0.5HZ、1HZ、3HZ、5HZ、7HZ、11HZ、15HZ、19HZ)的正弦信号任意给两台转台施加，验收计算机把接收到的信号通过反射内存卡发送给转台控制计算机，转台控制计算机接收到指令后控制两台不同的转台运行，两台转台的响应信息同时通过转台控制计算的实时数据采集卡进行采集，并通过反射内存卡反馈给验收计算机，验收计算机通过DA模块再发送给频响分析仪，记录此回路的响应特性，相位X₁、X₂；幅值F₁、F₂信息。

根据上述试验过程得到的幅值F₁、F₂信息，以及相位X₁、X₂信息进行计算。幅频计算判据为ΔF＝F₁-F₂，ΔF<ΔF_max，其中ΔF为幅频特性，ΔF_max为允许的最大幅频偏差，相频计算判据为ΔX＝X₁-X₂，ΔX<ΔX_max，其中ΔX相频特性，ΔX_max为允许的最大相频偏差，根据输出结果计算幅频特性，相频特性，使用判据进行判断该频率点下的幅频、相频特性是否符合要求，并自动给出判断结果。

测试项目完成后，生成动态特性测试报告。

当所有的频率特征点均完成测试后，可选择更换测试项目，重新开始下一测试项目下的动态特性测试。

测试报告内容包括每一条测试项目名称，选取的所有特征频率点参数，测试的理论幅值、允许幅值偏差，理论相位、允许相位偏差，实测幅值，幅值偏差、幅值判别结论，实测相位、相位偏差、相位判别结论等内容。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。